Sistema Auxiliar de Navegação Aérea em Java para
Aeronaves Experimentais Ultraleves
Alvaro A. Cuccolo1, Ivan R. S. Casella2
Universidade Federal do ABC – UFABC
[email protected], [email protected]
1, 2
1. Introdução
Sistemas de controle e monitoramento, com dados
de vários parâmetros da aeronave são deficientes ou não
existem em aeronaves experimentais, principalmente
nas de categorias ultraleves, que são veículos aéreos
classificados
como
aeronaves
muito
leves
experimentais, construídos/montados por amadores ou
não, com a finalidade exclusiva do uso privado,
principalmente para o esporte e lazer.
Com o objetivo de inserir nessa categoria de
aeronave um sistema digital, foi desenvolvido o SAV1,
que é um sistema auxiliar de navegação aérea que tem
por objetivo atender as necessidades de aeronaves
ultraleves deficientes em sistemas digitais de
navegação. O sistema é composto por uma parte
computacional, constituída por um aplicativo gráfico,
por uma parte em hardware, constituída por um
protótipo de asa para simular a atuação do sistema em
uma aeronave real e duas placas de circuito para
controle e aquisição de dados.
movimento do aileron, travamento do trem de pouso
(evitar o acionamento acidental durante o vôo) e
acionamento das luzes de navegação.
A utilização apenas desses dispositivos teve como
objetivo realizar o teste de controle de dispositivos e
leitura de dados pelo sistema, sendo necessário para a
atuação em uma aeronave real, diversos outros sensores
e controles não utilizados para a medição de diversos
parâmetros como velocidade e altitude da aeronave,
temperatura do motor e localização através de sistemas
GPS - Global Positioning System.
2. Implementação do Sistema
Figura 1 – Implementação do Sistema SAV1
O aplicativo gráfico foi desenvolvido em Java em
função de algumas vantagens inerentes dessa linguagem
como portabilidade, flexibilidade e capacidade gráfica
[1]. Esta última característica dessa linguagem
proporcionou à interface do sistema, um design claro
das informações obtidas dos dispositivos externos
utilizados.
O sistema auxiliar de vôo, estudado e construído
nesse projeto, se baseia em diversos hardwares com
funcionalidades específicas. Dentre eles, o hardware
principal é um microprocessador (CPU - Central
Processing Unit) de um computador convencional,
responsável pelo processamento de todos os dados de
entrada e saída do sistema.
A troca das informações de controle e dados com os
dispositivos externos, através da porta paralela de um
computador convencional, foi realizada com o uso da
biblioteca parport [2].
Para a utilização dessa biblioteca no sistema
operacional Windows XP, é necessário o desbloqueio da
porta paralela para a transmissão de dados, e que para
esse sistema, se deu através da utilização do aplicativo
userport [2].
Como mostrado na Fig. 1, a interface gráfica do
aplicativo possibilitou a apresentação de algumas
informações vitais de vôo como nível de combustível,
mapas de navegação e alguns controles como
a.
Processamento de Dados
Para realizar as ações de controle e aquisição de
dados através da porta paralela de uma forma segura e
eficiente, foram desenvolvidas duas placas de circuito,
apresentadas na Figura 2. Além da finalidade de
proteção elétrica, as placas possibilitam o acionamento
elétrico de motores [3], para a ação de controle, e
conversão analógico-digital (CAD) [3], para a ação de
aquisição de dados.
Figura 2 – Placas de Controle e Aquisição de Dados
b.
Teste do Sistema
Com o intuito de testar as funcionalidades do
sistema, foi desenvolvido o protótipo de asa apresentado
na Figura 3. O protótipo possui luzes de navegação,
trava do trem de pouso e ailerons que podem ser
controlados pelo aplicativo gráfico através da placa de
controle conectada à porta paralela do computador.
Adicionalmente, ele integra um sensor de nível de
combustível, emulado por um potenciômetro.
Dependendo da posição do potenciômetro, o valor
de tensão correspondente é convertido em dados digitais
pelo CAD que são enviados ao aplicativo através da
placa de aquisição conectada à porta paralela do
computador. Para cada valor do nível de combustível
recebido pelo computador, é apresentado na interface do
sistema de maneira gráfica este nível, podendo o usuário
visualizar de maneira fácil e clara a situação do
combustível da aeronave.
Figura 3 – Protótipo de Asa
c.
Aspecto Geral do Sistema Embarcado
O sistema auxiliar de vôo, estudado e construído
nesse projeto, se baseia em diversos hardwares com
funcionalidades específicas. Dentre eles, o hardware
principal é um microprocessador (CPU) de um
computador
convencional,
responsável
pelo
processamento de todos os dados de entrada e saída do
sistema.
Dessa maneira, a idéia do projeto foi utilizar a uma
placa-mãe de um computador convencional instalada
dentro da aeronave com a função de realizar todo o
processamento específico e servir como meio físico para
a conexão dos demais dispositivos que compõe o
sistema.
As vantagens de se utilizar essa abordagem,
baseada numa placa-mãe de um computador
convencional, são o baixo custo de desenvolvimento, a
alta confiabilidade agregada ao sistema e a redução do
tempo de desenvolvimento do projeto.
Para a visualização da interface gráfica, podemos
utilizar uma única tela de LCD - Liquid Crystal Display
com função Touch-Screen no painel da aeronave,
possibilitando assim uma ampla e fácil visualização dos
dados pelo usuário.
3. Conclusões
Os resultados dos testes realizados mostraram que
o sistema SAV1 apresenta uma boa eficiência no
controle de dispositivos externos e na aquisição de
dados de uma aeronave, podendo assim, ser uma boa
ferramenta de vôo, com custo acessível, para aeronaves
de categoria ultraleve.
Adicionalmente, o sistema oferece um aumento
significativo na segurança do vôo, pois permite ao
piloto a observação de diversos dados da aeronave de
uma forma organizada e clara e possibilita a emissão de
sinais de alerta em caso de falhas.
Com o prosseguimento do estudo e a
implementação de novos tipos de leitura e controle de
dispositivos, o sistema pode ser incrementado para uma
aplicação real em uma aeronave, podendo ao final do
desenvolvimento, realizar um vôo teste para a
verificação das funcionalidades do sistema em um
ambiente real.
4. Referências
[1] H. M. Deitel, Java – Como programar, Prentice Hall,
6a Ed., 2005.
[2] http://www.geocities.com/Juanga69/parport.
Acessado em 13/08/2009.
[3] T. L. Floyd, D. Buchla, Fundamentals of Analog
Circuits, Prentice Hall, 1a Ed., 1999.